汉诺坝新生代玄武岩中下地壳麻粒岩包体的变形显微构造特征及其地质意义

新生代玄武岩中的下地壳包体,由于从下地壳被快速携带至地表,因此保留了下地壳的直接信息.华北北部汉诺坝新生代玄武岩中除了含有丰富的幔源包体之外,还含有许多下地壳麻粒岩包体.本文的主要目的是通过对该区下地壳麻粒岩包体的变形显微构造和位错亚构造特征的详细研究,探讨下地壳的变形特征和变形机制.光学显微镜下观测表明,下地壳麻粒岩包体的低温(＜800℃)样品中确实发育显微破裂,但变形双晶、变形条带、扭折带也同样发育,动态重结晶作用也开始出现.随着温度、压力的升高,变形双晶、变形条带、变形纹、扭折带和重结晶新晶粒等塑性变形特征占主导地位,而显微破裂则主要表现为由塑性失配引起的显微破裂以及流体包裹体面.而明显不同于Ivrea带地体麻粒岩,在这些包体中未发现与韧性剪切有关的变形显微构造特征.透射电镜观测表明,包体中的斜长石和辉石颗粒普遍发育自由位错、位错列、亚晶界、新晶界、变形双晶、包裹体列和出溶片晶等位错亚构造.上述观测结果表明,下地壳变形作用以塑性变形为主而不是准脆性变形,其变形机制主要为位错的滑移和攀移机制,其中包括机械双晶作用和动态重结晶作用.     

福建明溪大洋窠幔源包体橄榄石的位错结构特征

本文介绍了采用透射电子显微镜观察研究福建明溪大洋窠上第三系玻基玄武岩中的包体橄榄石的位错结构。研究表明,该地幔源包体橄榄石中存在位错壁、自由位错、位错弓弯和位错环等,它们是该橄榄石在上地幔的高温低应力条件下发生复杂蠕变的产物。根据该地包体橄榄石中自由位错密度(统计值为2.0×10~8cm~(-2)和共生辉石的化学成分,估算出福建明溪大洋窠玻基玄武岩中幔源包体的变形条件为:温度(T)为1070℃;压力(P)为2480MPa;深度(Z)为79.3km;流变应力(σ_1-σ_3)为136MPa;流变速率(ε)为7.6×10~(-13)s~(-1);粘稠度(η)为0.8×10~(20)poise。     

江苏六合方山幔源包体橄榄石的位错构造研究

本研究采用光学显微镜(氧化缀饰)法和透射电子显微镜法,首次查明江苏六合方山玄武岩的包体橄榄石中存在自由位错、位错壁、位错弓弯、位错环、亚晶粒和位错扭折条带等显微、超显微构造,它们是包体橄榄石在上地幔高温、高压条件下发生塑性蠕变的产物,不同位错形态反映主矿物塑性变形的不同状态。根据橄榄石中自由位错密度和包体中辉石的化学成分,估算江苏六合方山地区上地幔某些流变学参数为:温度(t)为1052℃,压力(P)为2060MPa;深度(Z)为66.6km;流动应力(σ_1—σ_3)为51.3MPa;流动速率(ε)为3.6×10~(-14)/s;粘稠应(η)为5.7×10~(21),这些参数值与中国东部其它地区上地幔的同类参数值相接近。     

塔里木盆地北缘幔源岩石包体特征及岩石圈上地幔流变规律

岩石圈上地幔岩石包体保存着上地幔物质组成和岩石学的特征以及岩石圈上地幔构造变形特性、岩石变形机制和流变性质的丰富信息。塔里木盆地西北缘的巴楚地区的幔源包体主要由橄榄岩组成,次为单辉橄榄岩,与中国东部以及西部其他地区发育的尖晶石、石榴石二辉橄榄岩幔源包体有所区别。从莫霍面至岩石圈上地幔下部,随着深度、温度和压力的增高,幔源包体橄榄石中出现直线状位错、位错缠结、网络—曲线状、环状位错—直线状位错、位错缠结、网络—曲线状位错,环状位错的变化规律;其微观变形机制有从碎裂—位错滑移—位错蠕变—扩散蠕变的变化规律;差异应力值有从低—高—低—高的正弦波状变化趋势,在莫霍面附近以及上地幔韧性软层与脆性层附近差异应力值一般较高;应变速率值则是逐渐减慢的总体变化趋势,整体反映出岩石和矿物从脆—韧性的流变性质。     

平南幔源包体中橄榄石的显微构造研究及其意义

平南玄武岩中的尖晶石二辉橄榄岩包体的平衡温度为930~980℃, 平衡深度为59~74km, 包体中橄榄石的扭折带滑移系多为(010) [100], 但也有(001) [100]的滑移系类型; 斜方辉石的滑移系为(100) [001], 它们均为高温低应变速率下的滑移系, 说明该区的上地幔主要是在高温低应变速率条件下经历了塑性变形作用.橄榄石位错组态多样, 有自由位错、位错壁、位错弓弯、缠结、{110}滑移带, 反映了上地幔的塑性变形特征.根据位错壁的大小估算, 上地幔差异流动应力为24.5~42.1MPa, 流动速率为2.93×10-17~8.36×10-16s-1, 有效粘度为1.72×1023~2.80×1024 Pa·s, 特征与中国东部新生代上地幔较为一致, 反映同处于拉张环境.      

吉林龙冈火山群金龙顶子火山喷发物中幔源包体的基本特征及其地质意义

龙冈火山群金龙顶子火山喷发发生在距今1500年前,其火山喷发物中所含的幔源橄榄岩包体是我国在最新火山喷发物中所发现的幔源包体。这些包体以普遍含有韭闪石为特征。包体的结构和位错构造反映这些包体在上地幔条件下经历过一定程度的变形作用。包体的平衡温度大多数集中在800～950℃之间,只有个别样品温度达到1050℃;平衡压力大多数集中在1.0～1.5 GPa之间。由包体平衡温度、压力得到的上地幔地温线稍低于中国东部由新第三纪包体得到的上地幔地温线,但接近第四纪包体得到的地温线。包体在上地幔条件下变形时的差异应力在30～44MPa,应变速率为10-18s-110-15s-1。角闪石的出现反映上地幔流体的渗透及交代作用。金龙顶子火山发的玄武岩浆直接来自35～50km的上地幔顶部。     

橄榄石位错构造及其上地幔流变学意义——以河北省大麻坪二辉橄榄岩为例

本文运用氧化缀饰法对大麻坪幔源包体的橄榄石位错进行了研究,其主要位错类型包括:[100]、[001]位错壁、亚颗粒构造、(010)位错滑动环、位错网、交叉滑移位错、{110}滑动条带构造。根据稳定态亚颗粒统计,其数值为15.53—25.72μm,平均为20.65μm,位错密度为20×10~6—90×10~6cm~(-2),相应的差异应力分别为48.4—70.8MPa和44—92MPa。     

山东地区新生代不同类型幔源样品中稀有气体同位素组成与成因

稀有气体是地球流体源区信息的有效示踪剂.利用热熔融法对山东地区幔源巨晶、包体全岩及其单矿物以及寄主玄武岩等幔源样品中稀有气体的测试表明,不同类型样品具有明显不同的稀有气体同位素组成,特别是He同位素比值差异明显.巨晶和包体单矿物中的n(3He)/ n(4He)值分别为0.87～11.31Ra、0.911 ～10.11Ra,均值分别为6.1Ra和3.73Ra,主体介于地幔一大气一地壳源区之间;包体全岩中n(3He)/ n(4He)值0.19 ～ 2.30Ra(均值为1.05 Ra),且均低于相应单矿物中该比值;而玄武岩中n(3He)/ n(4He)值全为10-8数量级,与地壳均值无异.各类幔源样品中n(4Ar)/n(36 Ar)值无明显差异,介于296.4～864.3,高于大气但远低于典型地幔值.所获有限数据中,不同类型样品中n(2Ne)/n(2Ne)值均高于大气,具幔源特征,其中包体全岩及其单矿物n(2Ne)／n(22Ne)值分别为10.19 ～12.42和10.55～11.80,无明显差异;玄武岩中该值介于11.07～13.10,总体高于包体全岩及其单矿物.上述比值特征的差异反映了不同类型幔源样品各自不同的成因和演化特征:巨晶和包体单矿物中的轻稀有气体同位素组成主要反映了由于古板块俯冲所导致的岩浆源区地幔一大气／地壳的昆合特征,个别样品中可能存在宇宙成因3He;除单矿物中所体现的源区混合特征外,包体全岩还存在放射成因4He;而玄武岩在喷出地表后丢失大量地幔稀有气体信息,其同位素组成主要体现了放射成因4He的影响.     

道县玄武岩中麻粒岩包体的岩石学及年代学

湖南道县虎子岩玄武岩是中生代末期形成的 ,含有较多的岩性各异的深源岩石包体。其中 ,麻粒岩包体属二辉麻粒岩 ,以含变质成因的紫苏辉石为鉴别特征。麻粒岩的平衡温压条件为 :t =845～ 95 0℃ ,p =0 .734GPa ,h =2 5km。取麻粒岩包体全岩样品及斜方辉石和长石矿物样品 ,进行Sm -Nd同位素测定。全岩两阶段模式年龄为 1.76～ 1.77Ga ;矿物等时线年龄值为 (5 44± 9)Ma ,ε=- 6 .2。由此可佐证麻粒岩包体来源于下地壳 ,其原岩是中元古宙裂谷期基性岩浆活动的产物 ,于早加里东期变质 ,其Sm -Nd同位素得到再次平衡。     

滇西腾冲地块新生代火山岩中高温麻粒岩包体的发现及成因

腾冲地块芒棒乡新生代新近纪芒棒组火山岩的研究,发现粗面安山岩中含有较多麻粒岩包体,主要类型为长英质麻粒岩和二辉麻粒岩,直径一般为3~5 cm,略具定向排列构造,粒状变晶结构特征.长英质麻粒岩包体平衡温度和压力为:869~969 ℃,0.94~1.00 GPa,二辉麻粒岩包体平衡温度为:841~972 ℃,均显示为高温麻粒岩相变质;寄主岩粗面安山岩中斑晶结晶估算的温度和压力为:1 008~1 059 ℃,1.26~1.33 GPa,表明它们形成和起源于下地壳到上地幔顶部之间.二辉麻粒岩包体电子背散射衍射(EBSD)显微组构分析表明,斜方辉石(紫苏辉石)和单斜辉石(普通辉石)均具有明显晶格优选方位(LPO),斜方辉石和单斜辉石主滑移系分别为:(010)[001]和(100)[001]、(010)[001],变形机制为位错蠕变,说明麻粒岩包体经历了高温塑性变形变质作用.新生代新近纪火山岩中高温麻粒岩的发现和研究表明,腾冲新生代岩浆活动可能与印度板块和腾冲地块俯冲-碰撞造山后的伸展垮塌-拆沉和板片断离,以及随后的上地幔物质上涌减压熔融产生玄武质岩浆底侵,导致的下地壳发生高温变质及火山岩浆作用有密切关系.      

RS和GIS技术集成及其应用

本文简要地介绍了ＲＳ（遥感图像处理系统）和ＧＩＳ（地理信息系统）技术及其集成的基本概念和方法。讨论了ＲＳ和ＧＩＳ技术及其集成的内在涵义、相互关系,认为ＲＳ是ＧＩＳ重要的外部信息源,是其数据更新的重要手段,尤其对于全球性的 地理动力学分析,更必须有ＲＳ所提供的覆盖全球的动态数据与ＧＩＳ的结合。反之,ＧＩＳ则可以提供ＲＳ所需要的一些辅助数据,以提高ＲＳ图像的信息量和分辨率,同时,ＧＩＳ可以将实地调查所     

矿物——成矿与找矿

单颗粒矿物微量元素激光原位定量分析测试数据的大量积累和研究,使矿物成为矿床地球化学研究和矿床勘查的重要示踪剂。本文重点选择磁铁矿、磷灰石、石榴子石、榍石、锆石、绿泥石和绿帘石等的原位分析研究所获得的认识,介绍单颗粒矿物成分组合及变化在矿床类型划分、成矿年龄测定、氧逸度、成矿过程与物质来源、找矿与勘探等方面的应用。不同矿床类型中普遍存在的矿物,如磁铁矿、磷灰石等的微量元素含量及组合差异,提供了矿床类型识别的标志。单颗粒矿物,特别是矿石矿物和密切共生矿物如锡石、铌钽铁矿、赤铁矿、石榴子石、方解石等的原位定年,使成矿年龄的直接准确测定成为现实。矿物中变价元素,如Fe、V、Mn、Ce、Eu含量和/或比值的变化,指示了成矿过程氧逸度及其变化特点。从矿物核部向震荡环带与边部的微量元素含量或同位素组成的变化,示踪了成矿过程中流体来源或性质的变化。斑岩和矽卡岩矿床中与成矿作用关系密切的蚀变矿物,如绿泥石、绿帘石的形成温度、特征微量元素比值,如Ti/Sr、Ti/Co、V/Ni、Mg/Sr等,与距矿床中心距离呈线性函数关系,可定量预测距矿床中心的距离,使以绿泥石、绿帘石为代表的找矿指示矿物研究迅速发展。     

红藻石和蓝藻石概念及分类归属的综述和修订

在分析和总结前人对红藻石和蓝藻石研究成果基础上,结合岩石薄片显微镜下观察实例,发现在以往碳酸盐岩颗粒分类中没有红藻石和蓝藻石的合适位置。鉴于红藻石重要的成因意义和造礁作用,有必要明确红藻石的概念和归属。珊瑚藻本身极易钙化,经生物矿化作用最终保存下来的珊瑚藻屑一直放在生物碎屑中,而红藻石是由非固着的珊瑚藻构成的钙质独立结核,因此也可以被划分到生物碎屑中。蓝藻石作为蓝细菌钙化作用的产物,同时鉴于蓝藻石的广泛存在,把钙化蓝细菌形成的核形石命名为蓝藻石,这一重要概念从提出到现在一直被使用。然而蓝绿藻概念已变更为蓝细菌,蓝藻石的形成与藻类无关,显然将其称作蓝菌石更加确切。因此,应将红藻石和蓝藻石分别归为生物碎屑和核形石当中,并用新的术语蓝菌石替代蓝藻石。其意义在于使红藻石和蓝藻石的概念及归属更为规范,并为碳酸盐岩颗粒的深入研究提供有益线索。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

再论流体势及其与圈闭和油气藏关系

在Hubbert(1953)关于流体势和圈闭的经典论文基础上,从流体势计算的基本原理出发,论证了气势与水势、油势计算表达式的具体形式是不同的,如等地温梯度的静水压力场中理想气体的势包含压力的对数函数与线性函数之和,而不只是包含压力的线性函数.表述了同一求势面所对应的测势面对于不同流体是不同的;指出了圈闭的溢出点通常是等势面与非渗透层面交线的切点;应用简洁的数学分析方法,推导了地下水三维流动情形下油(气)等势面某点切平面坡度与水头、渗滤速度关系的表达式,其中坡度绝对值与渗滤速度关系的表达式为:tanθ=√v2x v2y/|vf vz|,其中vf=K[ρw-p(p)]g/μ,式中:θ为切平面的倾角;vx、vy和vz分别为沿坐标轴ox、oy和oz方向的渗滤速度分量;K和μ分别为渗透率和水的动力黏度;ρw、ρ(p)分别为水和油(气)的密度.根据这些基础性的分析,对被广泛引用的Levorsen(1954)的背斜-水动力复合油藏中水头与油水界面产状的关系示意图进行了两点修改:将油水界面改为曲面、将油水界面处油藏的测势面改为高于油水界面处水的测势面的水平面;对向斜部位聚集油气的水动力条件进行了讨论,认为只有两(各)翼水流都向下流动且水流强度中等条件下才能在向斜部位聚集油气.     

桩-岩摩擦黏着特性的试验与分析

研究桩与岩石的侧摩阻力组成及影响因素,有助于准确地把握桩与岩石的侧摩阻力取值原则。在对桩与岩层的摩擦黏着机制分析的基础上,指出界面力与岩层抗剪力的区别,并提出岩层的极限侧摩阻力由界面强度及岩石强度两者较弱一方决定的观点。进行了中风化岩中4组混凝土短桩的抗压及抗拔极限摩阻力对比试验,获得了相应的极限侧摩阻力值以及抗拔与抗压极限侧摩阻力值的比值。抗拔时由于上部岩层对桩侧岩层的约束作用较弱,会使侧摩阻力相对抗压时有较大降低。通过有限元计算及其与试验值的比较分析,研究短桩与岩层的界面强度条件,发现岩层和混凝土灌注桩间的侧摩阻力中界面黏着力占很大比例。     

现代新技术新方法与工程地质

本文阐述了瓣技术，新方法应用于工程地质研究取得的进展，内容涉及原位测试技术，数值模拟技术，物理模拟技术和物探测技术，这些方面的研究推动了工程地质学的发展。     

区域构造、地球化学与成矿

成矿是一种复杂的地质作用，区域构造与区域地球化学是控制成矿的基本要素。文中简略叙述了构造成矿研究的历史，论述了大型构造与成矿的关系，提出构造动力体制转换是引发成矿作用的一种重要机制。通过对我国矿田构造研究的回顾，总结提出构造研究的一些思路，同时对区域地球化学与成矿、上地幔元素丰度与成矿以及地球化学急变带与成矿等做了简要的讨论，认为岩石圈及地质体中一定含量的金属元素是成矿的必要条件，而成矿尚需一定的地质作用对这些金属元素的浓集。     

Glyph and hyperstreamline representation of stress and strain tensors and material constitutive response

Results of numerical analyses of boundary value problems in geomechanics include output of three‐dimensional stress and strain states. Two‐dimensional plots of stress–stress or stress–strain quantities, often used to represent such output, do not fully communicate the evolution of stress and strain states. This paper describes the use of glyphs and hyperstreamlines for the visual representation of three dimensional stress and strain tensors in geomechanics applications. Glyphs can be used to represent principal stress states as well as normal stresses at a point. The application of these glyphs is extended in this paper to represent strain states. The paper introduces a new glyph, called HWY glyph for the representation of shear tensor components. A load step‐based hyperstreamline is developed to show the evolution of a stress or strain tensor under a general state of loading. The evolution of stress–strain states from simulated laboratory tests and a general boundary value problem of a deep braced excavation are represented using these advanced visual techniques. These visual representations facilitate the understanding of complex multidimensional stress–strain soil constitutive relationships. The visual objects introduced in this paper can be applied to stress and strain tensors from general boundary value problems. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.